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上海立新电器设备有限公司
直流快速断路器
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运行报告
城市轨道交通直流供电的控制和保护系统
发表时间:2014-07-22  浏览次数:1901 次
 

    直流供电的控制和保护系统对确保轨道交通的安全、可靠的运行,具有举足轻重的作用。同时它也是轨道交通供电自动化系统的一个组成部分。简要介绍了直流供电的控制和保护系统的基本原理和一种先进的基于可编程控制器(PLC) 的控制和保护装置SEPCOS。

叙 词: 轨道交通 直流供电 直流快开/直流快速开关

    城市轨道交通系统包括地铁、轻轨、有轨电车、独轨等。轨道交通具有运载能力大、噪音废气污染小、运行快速准时、占用土地少等独特优势, 它不仅能缓解大中城市日益拥挤的交通状况,而且大大推动了城市的经济和社会的发展。
    轨道交通采用直流供电。直流供电系统包括直流开关柜、控制和保护系统、直流电缆、接触网等。其中控制和保护系统对确保轨道交通的安全、可靠的运行,具有举足轻重的作用。它一方面确保向地铁列车提供安全可靠的供电,减少甚至消除不必要的停电时间,从而提高经济效益;另一方面当发生故障时,能迅速切除故障,从而确保了旅客的人身安全和列车、设备的安全。随着电子技术、计算机技术的发展,人们采用微处理器实现了电流上升率和电流增量等保护,极大地提高了供电保护的可靠性和准确率。目前最先进的方法是采用基于可编程控制器(PL C) 的数字式继电保护装置取代传统的继电器等保护装置,从而大大提高了可靠性、保护性能以及配电自动化程度。

2. 1  控制系统
    控制系统通常仅用于开关设备的电气分合闸,根据系统的状态和规定的要求,允许或禁止合闸操作。控制功能与PLC 的控制程序有关。
(1) 分合闸。分合闸操作(ON/ OFF 指令) 由电保持型断路器和磁保持型断路器来完成。
    电保持型断路器的合闸线圈为长期通电型, 其合闸程序为: PL C 输出1 s 脉冲,使合闸线圈得电,然后通过减少流过合闸线圈的电流(保持电流) 使断路器保持在合闸位置。磁保持型断路器的合闸线圈为短时通电型,其合闸程序为:输出1 s 脉冲,合闸线圈得电,断路器合闸,合闸后合闸线圈失电;其分闸程序为: 输入1 s 脉冲,分闸线圈得电,断路器分闸,分闸后分闸线圈失电。低压电器( 2000 №6) 城市轨道交通直流供电的控制和保护系统
(2) 联跳。当PLC 检测出故障(通过保护功能),则使断路器分闸,并发出联跳信号,同时将使所有的给该线段或该网络供电的其他断路器跳闸,并锁定。在断路器重合闸并使其他断路器合闸后,PLC 取消联跳信号。
(3) 自动重合闸。自动重合闸系统仅用于线路馈电断路器,其作用就是过流脱扣器动作后,让断路器自动重合闸。对于牵引系统,尤其是轻轨和有轨电车,经常会发生短路而使过流脱扣器经常动作。但由于大部分短路故障通常是短暂的, 所以使用自动重合闸系统可提高系统的可靠性。自动重合闸系统通常包括计时器、计数器等。断路器每隔一段时间(时间长短可调节) 重合闸一次。如果重合闸的次数超过预定的次数,合闸仍不成功,则闭锁重合闸回路。闭锁可通过电气或手动方式解除。
(4) 防跳。为了避免断路器在故障跳闸后重新合闸,通常伴有防跳功能。防跳功能是指合闸信号一直存在时,允许作一次合闸尝试。如果合闸失败,则禁止再次合闸(重合闸) 。可以通过多种途径由合闸控制回路来实现防跳功能,如使用机构的辅助开关、时间继电器等。它仅允许发出一个合闸脉冲给合闸系统,当原合闸信号解除后, 合闸系统复位。PLC 控制程序举例: 在“ 遥控”模式,断路器每隔T (s) 合闸一次,如故障未解除,则跳闸。如此反复,如发生N 次跳闸,则PLC 将不再发生断路器合闸指令,并指示“闭锁”。


2. 2  线路测试系统( EDL)
    线路测试系统也用于线路馈电断路器。在合闸前,对线路段进行测试,以防止断路器与其近端短路故障点连通。图1 为线路测试的典型线路图。在开关柜主母线和接触线之间加电阻和接触器,通过测量馈电与回流网之间的电压以及回路电阻,确定是否可以合闸。如果测得的电压值低于预定值,则表明线路过载,不能合闸。


2. 3  保护系统
    保护系统通过直流分流器、直流传感器、霍尔传感器、隔离变送器、分压器等元件测量线路的电流和电压。一旦PLC 检测出线路故障,断路器分闸,从而实现保护功能。
保护系统应满足如下要求:
(1) 能适用于所有线路供电方案,如单边供电、同一变电所内几个整流器并列供电、相邻变电所整流器并列双边供电等。
(2) 能区分牵引电流和故障电流、基本保护和后备保护。
(3) 动作迅速。保护系统包括两种保护装置:一种是直接装在断路器操作机构中的保护元件(如各种脱扣器);另一种是继电保护装置(间接保护) 。本文主要讨论后一种保护。保护共有三种:分别测量电流、电压和阻抗的参数来实现对线路的保护。


    轨道交通直流供电的控制和保护系统对保证轨道交通系统的安全、可靠的运行具有重要的作用。随着微电子技术、计算机技术、网络技术的进步和互联网技术的飞速发展,我们已经、也将进一步将这些最新技术应用到直流快速断路器、控制和保护装置上。SEPCOS 是目前世界上较先进的直流供电专用控制和保护装置之一。在掌握上述控制和保护原理的基础上,我们将一方面加速开发出智能化、可通信直流快速断路器,另一方面进一步研制更完美的控制和保护装置,以满足直流供电安全、可靠、便捷、自动化的要求,从而迅速提高我国轨道交通的直流供电系统水平。

 
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